カオス時系列解析を用いた柔軟構造物のモデリング手法の開発に関する研究

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本研究では人体の臓器の振動特性を把握するための基礎的な技術の開発を目的とした.実際に研究対象とした構造は,臓器の近似構造としてのマルチボディ構造である.しかし,複雑な構造を取り扱う前にいくつかの単純な構造を段階的に定義し,それぞれの構造に対するモデリング手法の開発を行った.ただし,全ての構造について減衰特性および剛性特性には非線形性を仮定し,非線形特性は実験結果に基づいて設定した.最も単純な構造は離散的質量が直列につながった糸状のマルチボディ構造であり,これを柔軟構造1とした.次に,柔軟構造1を2個平行に並べて両者をつないだ梯子状のマルチボディ構造を考え,これを柔軟構造2とした.さらに,柔軟構造2を複数個用いた直方体状の格子構造を柔軟構造3,柔軟構造3の両端をつないだものが柔軟構造4で,柔軟構造4を本研究における最終構造とした.平成15年度は,柔軟構造1とその組み合わせ構造の柔軟構造2を対象に,それらの振動特性測定手法の開発を行った.柔軟構造はスチロール樹脂製の棒状部材とゴム製の球を用いて構築した.それらの構造に対していくつかの加振条件のもとで振動試験を行い,球の中心の状態量を測定した.状態量は時系列として得られ,測定時のサンプリング周期は申請者が以前に開発した独自の手法を用いて算出した.平成16年度は平成15年度の研究成果を基に,柔軟構造1および柔軟構造2のモデリング手法を提示し,構築された数理モデルから得られる応答と実験結果を比較することにより,モデリング手法の改善をはかった.さらに,より複雑な柔軟構造3および柔軟構造4に対する振動試験を行い,それぞれの構造に対するモデリング手法の提示を行った.